食用菌菌渣綜合利用與研究現狀

張亭 韓建東 李瑾 任海霞 謝紅艷 任鵬飛 宮志遠

摘要：近年來，我國食用菌產業發展迅猛，已成為世界第一大食用菌生產國，每年至少產生1 500萬噸菌渣。食用菌菌渣的合理開發與利用不僅可以廣辟資源“變廢為寶”，而且具有顯著的生態學效應。目前，食用菌菌渣的循環再利用受到了越來越多的關注，并已形成多種利用模式。本文介紹了食用菌菌渣的基礎特性及綜合利用現狀，探討了其利用過程中存在的問題并提出建議，以期為食用菌菌渣的高效利用提供理倫依據。

關鍵詞：食用菌菌渣；基礎特性；綜合利用；問題建議；研究現狀

中圖分類號：S141.9文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）07-0146-05

中國是世界上最大的食用菌生產國，自2013年起產量已超3 000萬噸，占世界總產量的70%以上。隨著生產模式的不斷擴大，大量菌渣的處理變得尤為迫切。食用菌菌渣又稱菌糠、菇渣、下腳料等，是食用菌栽培過程中收獲產品后剩下的培養基廢料，含有豐富的菌體蛋白、有機質、多種酶等活性物質。菌渣的有效利用，不僅可以解決其造成的面源污染，而且可以突破制約食用菌產業可持續發展的瓶頸[1]。本文綜述了食用菌菌渣的基礎特性及研究現狀，探討了現階段菌渣再利用過程中存在的問題并提出對策，以期為食用菌菌渣的高效利用提供理論依據。

1食用菌菌渣的基礎特性

食用菌栽培主要以棉籽殼、麥麩、玉米芯、牲畜糞便等為原料，菌絲分泌胞外酶降解木質素、纖維素、蛋白質等物質，大部分用于菌絲生長和呼吸消耗，有的則以新形式存在于栽培料中。常見的食用菌菌渣含水量為30%～55%，粗蛋白含量5.80%～15.44%，粗纖維含量2.00%～37.11%，粗脂肪含量 0.12%～4.53%，粗灰分含量1.56%～35.87%，無氮浸出物33.00%～63.50%， 鈣0.21%～4.59%， 全N、全P、全K總養分含量2.72%～5.39%，C∶N一般在30∶1 以下， pH值在6.0～8.0，大多數菌渣的有機質含量達到了45%以上。食用菌菌渣氨基酸齊全，其中許多氨基酸含量和氨基酸總量與玉米接近。菌渣中不僅含有大量營養物質，而且還存在著多種微生物及酶等其他活性物質，對改良土壤理化性狀和微生態環境、養分轉化、促進植物營養吸收都有著積極作用[2～6]。

2食用菌菌渣綜合利用現狀

目前菌渣問題已得到社會的廣泛關注，對食用菌循環經濟理念的認識逐步提高，菌渣綜合利用的研究和開發工作也不斷深入，并已取得了一系列成果，主要集中在二次種菇、土壤改良、有機肥料、育苗和栽培基質、能源化利用、動物飼料、養殖墊料等方面。

2.1用作二次種菇的培養料

現如今，食用菌栽培的原料成本日漸升高，利用菌渣二次種菇可降低成本增加收益。蘑菇采收后，菌渣中仍含有大量未被利用的營養物質，尤其是工廠化的菌渣。 Di Lena 等[7]認為，培養料經前茬菌物分解后，存在較多的簡單化合物，能被菌絲直接吸收利用，使菌絲快速生長，另外菌渣的持水性和物理性質都較棉籽殼好，更有利于菌絲的生長和穿透。菌渣可替代部分棉子殼、闊葉木屑、玉米芯等，拓寬了食用菌培養料來源，降低了生產成本，將香菇菌渣添加到平菇栽培料中，可以獲得更高的生物學效率[8]；利用金針菇菌渣栽培秀珍菇、姬松茸、金福菇、雙孢蘑菇等的研究也見報道。此外，菌渣還可用作覆土材料，已有研究表明用金屬螯合劑EDTA處理后的雙孢蘑菇菌渣與草炭土1∶1混合用作雙孢蘑菇覆土材料，獲得了比100%草炭土更高的產量[9]。大量試驗證明，菌渣用于二次種菇，可提高資源利用率，獲得更高的經濟效益。食用菌菌渣二次種菇的實例很多，但也存在著栽培料配方繁多、菌渣質量參差不齊、二次種菇產量難穩定等諸多問題。

2.2用作生態修復材料

近年來，利用農業副產物，如木屑、樹皮、米糠和玉米芯等作吸附劑去除溶液中重金屬離子的研究備受關注。食用菌菌渣中含有大量的此類有機成分，加之真菌菌絲死體表面也具有吸附作用，這便使其作為生物吸附劑成為可能。已有報道稱食用菌菌渣對Pb2+和Zn2+有較強的吸附作用，可作為一種新型的生物吸附劑使用[10，11]。Jing等[12]將菌渣表面改造后，其對重金屬鉻的吸收作用提高了9.4倍。

食用菌菌渣含有豐富的微生物以及生物降解酶系，能夠用于農藥DDT的生物修復與降解[13]。Eliseo等用75%雙孢蘑菇菌渣和25%糙皮側耳菌渣對戊唑醇污染的土壤進行修復處理，結果表明在土壤中添加食用菌菌渣不但能夠加快戊唑醇的去除速率，還對其持續性、遷移性具有或多或少的影響[14]。菌渣用于去除五氯苯酚、百菌清等污染物的報道也較多。

將菌渣還田可改良土壤的物理性狀提高土壤肥力。張澤等[15]采用室內模擬的試驗方法，研究了香菇菌糠對土壤微生態的影響，結果表明添加香菇菌渣對土壤中微生物數量及幾丁質酶、脫氫酶等的活性均有不同程度的提高，有利于從根本上改善土壤質量。羅婷[16]對菌渣還田模式在成都平原水稻土中的短期環境效應進行了研究，設置常規施肥做對照，得出最佳菌渣還田量為100%和150%，該模式下土壤水分和硝態氮含量均較其他處理高，且CH4排放通量低。

2.3用作有機肥料

食用菌菌渣肥料化應用是目前菌渣最有效的利用方式。宮志遠[17]在研究中發現，所測菌渣中有機質、N、P、K等養分均達到了國家有機肥標準。對于不達要求的，也可以作為生產有機肥的配料，如菌渣發酵后制取生化黃腐酸，能有效促進作物生長。菌絲在生產過程中分泌的一些生物活性物質，能夠分解復雜的有機物，抑制部分土傳性病害，促進植物生長。宮志遠等[18]以金針菇菌渣為原料制備有機肥用于油菜種植，發現每666.7m2施用300 kg菌渣有機肥和20 kg復合肥可增產24.6%。施用菌渣制作的綠肥可使土壤持續分解形成腐殖質而改良土壤團聚體結構，從而提高農作物產量及品質[1]。目前用菌渣制作有機肥的工藝已日漸成熟，食用菌菌渣經過工藝處理可制成不同類型、不同系列的專用或復合有機肥[19]。

2.4用作畜禽飼料

食用菌生產過程中，培養料被酶解，粗纖維水平下降，粗蛋白含量提高，并且含有多種氨基酸、維生素等，質地松軟，醇香適口，感官品質佳，在飼料中添加可提高畜禽抗病力，且有調節畜禽代謝機能及促進其生理功能的作用[20]。據中國食品土畜進出口商會信息[21]，美國Total Nutraceutical Solutions 公司（簡稱TNS）報道菌渣中具有某些生物活性物質，可作為天然的抗氧化劑和抗炎藥物，將其添加到動物飼料中可以預防一些動物因食物鏈問題而引起的疾病。Belewu等[22]的研究也表明，飼喂真菌處理過的農作物副產品，不會影響動物的血液生理指標、免疫細胞、免疫功能及動物健康狀況。山東省農業科學院農業資源與環境研究所微生物室將金針菇菌渣粉碎，加入一定量的酯化葡甘露聚糖，以11∶30的比例與粗飼料混合后制成金針菇菌渣飼料，作為全日糧飼喂奶牛，結果表明菌渣飼料和常規飼料飼養奶牛的產奶量和乳脂率相差不大。相比常規飼料，菌渣飼料飼養奶牛每日每頭牛增加經濟效益4.53元，增效比例為8.84%。四川金堂縣、遼寧環保所將食用菌菌渣用于養殖蚯蚓，效果佳。吳和龍在研究菌草靈芝菌糠多糖對瘤胃微生物發酵及菌群影響時，用靈芝菌渣代替20%粗飼料喂山羊，可以提高瘤胃微生物發酵水平，提高纖維素降解率，提高飼料利用率[23～25]。因此，菌渣飼料化應用有較好的環境效益和經濟效益。

2.5用作養殖場的發酵床墊料

發酵床養殖技術是一種新型的環保養殖技術，在墊料成分中，無污染的天然雜木屑是目前制作發酵床墊料的首選主材。但是由于森林資源缺乏，鋸末等墊料原料供應緊張，尋找廉價替代原料成為當務之急。食用菌在生長過程中分泌出豐富的生物活性物質，可有效地增強動物的免疫功能，提高抗疾病的效果，且菌渣中含有大量有益微生物，能高效分解家禽和牲畜的排泄物，真正實現養殖業零排放，具有較高的生態效益。

食用菌菌渣用做發酵床墊料，既可降低成本又能促進菌渣的循環利用。馮國興等[26]將工廠化金針菇菌渣作為養豬墊料進行發酵床飼養，以水泥地面養殖作對照，研究發現，發酵床飼養的豬平均增重與日增重分別提高了14.41%、12.59%，料肉比優勢明顯。此外，菌渣作為奶牛墊料、養雞墊料的報道也數見不鮮。有報道稱菌渣發酵床飼養的雛雞平均體重、日增重、日采食量和料肉比與常規發酵床飼養的肉雞相當，飼養效果基本一致，但成本與常規相比降低10.75%。因此，用菌渣作為養殖墊料，實現了環保、優質、高產、高效的養殖目標。

2.6用作園藝作物的栽培基質

菌渣容重小、疏松透氣性好，并含有作物生長所需的蛋白質、無機鹽、微量元素等營養成分，不僅可以確保水分和空氣供應，還可以提供充足的養分，是良好的栽培基質。大量研究表明，將菌渣用于園藝作物的栽培和育苗，不僅可以提高菌渣的綜合利用價值，還能提高作物品質及產量。將一定比例的雙孢蘑菇菌渣與田園土混合作為栽培基質來栽培葉菜和番茄，有利于商品菜品質的提高。將菌渣用作花卉栽培基質替代部分營養土栽培花卉，其效果比純營養土栽培要好[27]。山東省農業科學院資源與環境研究所微生物室的研究表明，菌渣替代草炭土比例為40%～60%時育黃瓜苗的效果最好，比例為80%時育茄子苗的效果最好。Medina等[28]研究表明，菌渣基質培育的可移栽植株的生物量和營養成分相當于或高于純草炭基質培育的植株。

2.7用作燃料

食用菌栽培料的原材料主要是棉籽殼、秸稈、木屑等，這些材料也是農戶傳統燃料的重要組成部分。因此，將食用菌菌渣風干，可直接用作食用菌菌袋滅菌或菇棚升溫時的燃料；也可將其壓制成煤渣，或用作發酵底物來生產沼氣，用作生活燃料。據測算，1包曬干的菌渣所產生的燃氣就可滿足1戶家庭（4口）1餐的燃料需求[1]。研究發現，菌渣用于農戶沼氣池發酵產氣可行，氣溫較高的季節可滿足農戶日常生活所需，改善了農村能源結構，緩解了環境污染[29～32]。此外，將香菇菌渣經20 atm（214℃）5 min蒸汽爆破預處理后，用纖維素酶和釀酒酵母進行同步糖化發酵可有效轉化為乙醇，轉化率達87.6%，產率為159 g/kg[30]；此外，將菌渣壓制成碳化燃料，及將壓制的菌渣碳制成活性碳的研究也已見報道[33]。

2.8用于獲取生物活性物質

由于菌渣中殘留大量的食用菌菌絲體，因此從理論上來說，從食用菌中可獲取的生物活性物質也能夠從菌渣中獲得。菌絲在生長過程中，分泌胞外酶來分解基質中的木質素、纖維素等，供給食用菌和菌絲體生長繁殖，食用菌采收后一部分酶仍會滯留于菌渣中，分析菌渣中的生物活性酶，并進行提取再利用，可變廢為寶，具有十分重要的意義。此外，菌渣中還含有許多代謝產物，如肌酸、三萜皂苷、植物甾醇等生物活性物質，提高抗病能力，部分能抑制有害菌的生長。有報道稱，從香菇菌渣中提取香菇多糖作為一種高效的生物農藥，可用于防治植物的病毒病，提取多糖后的廢渣可用于養殖蚯蚓，蚯蚓糞可用于制備有機肥，從而實現資源利用的最大化[34]。黨立志等[35]采用“超聲波輔助熱水浸提法”從茶樹菇菌渣中提取真菌多糖，發現出菇1～3次的菌渣多糖含量可高達56.34～63.51 mg/g，得率高達17.95%～18.83%。此研究采用的工藝路線簡捷，設備投入少，實現了菌渣高附加值的循環利用，值得推廣。

3菌渣綜合利用中的問題及建議

隨著食用菌產業的不斷擴大，菌渣總量增長迅速，但利用率還相對較低。目前有關菌渣營養成分、理化性質等的研究分析尚不深入。各種菌渣因栽培原材料、栽培周期、栽培模式不同，性質缺乏均一性，使用前需對其進行必要的指標檢測，工作量大。工廠化栽培后的菌渣利用較多，而分散種植戶的菌渣利用模式單一，多為能源化利用。我國菌渣的綜合利用研究相對滯后，專業研究人員投入不足，高附加值利用存在一定的技術限制；菌渣的綜合利用主要集中于種植業和養殖業，其研究缺乏行業間的溝通，利用模式缺乏行業間銜接與結合，存在一定的產業限制。

根據食用菌菌渣綜合利用過程中存在的問題及現狀，本文提出以下建議。政府出臺相關政策對菌渣的綜合利用加以扶持和引導，建立循環利用體制，合理規劃食用菌行業發展的新模式，并給與一定的資金支持；鼓勵有條件的食用菌生產企業建立菌渣利用的生產線，就地處理，減少中間運輸等環節的費用，延長產業鏈；加快培養專門研究人才，根據不同的應用目的和方式，深入研究，建立完整的試驗體系，以免造成還田后土壤鹽漬化等后果，真正做到因地制宜，因材施用；行業之間加強溝通及聯合，開發更多的菌渣高附加值利用模式。

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